kubernetes（k8s）知识总结（第2期）

yspg_217

已于 2023-02-16 17:01:05 修改

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分类专栏：容器技术文章标签： kubernetes 容器运维

于 2023-02-15 14:08:42 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/yspg_217/article/details/125251925

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本文详细介绍了Kubernetes中几种关键控制器的工作原理，包括Deployment的滚动更新和ReplicaSet的副本管理，StatefulSet对有状态应用的支持，DaemonSet确保每个节点上运行特定Pod，以及Job和CronJob用于批处理任务的调度。这些控制器是Kubernetes编排系统的核心组成部分。

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1. “控制器”思想

kube-controller-manager 是一系列控制器的集合，这些控制器被放在 Kubernetes 项目的 pkg/controller 目录，这些控制器都以独有的方式负责某种编排功能。它们都遵循一个通用的编排模式——控制循环。

以 Deployment 为例介绍它对控制器模型的实现：

（1）Deployment 控制器从 etcd 中获取所有携带了 app: nginx 标签的 Pod，然后统计它们的数量，这就是实际状态。

（2）Deployment 对象的 Replicas 字段的值就是期望状态。

（3）Deployment 控制器比较两个状态，然后根据结果确定是创建 Pod 还是删除已有的 Pod。

一个 Kubernetes 对象的主要编排逻辑是在对比阶段完成的，这个操作称为调谐（reconcile）。调谐的过程称作调谐循环或者同步循环。

Deployment 定义的 template 字段在 Kubernetes 中有一个专属的名字：PodTemplate。

2. Deployment & ReplicaSet

如果你更新了 Deployment 的 Pod 模板，那么 Deployment 就要遵循一种叫作滚动更新的方式，来升级现有容器。这个能力的实现依赖 Kubernetes 中的一个非常重要的概念：ReplicaSet。

例子：

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: nginx-set
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.7.9

一个 ReplicaSet 对象是又副本数目的定义和一个 Pod 模板组成的。它的定义其实是一个 Deployment 的一个子集。更重要的是，Deployment 控制器实际上操纵的是 ReplicaSet 对象，而不是 Pod 对象。看下边的 Deployment 定义：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80

Deployment、ReplicaSet 和 Pod 的关系如下图所示：

ReplicaSet 负责通过控制器模式保证系统中 Pod 的个数永远等于指定个数。这也是 Deployment 只允许容器的 restartPolicy=Always 的原因：只有在容器保证自己始终处于 Running 状态的前提下，ReplicaSet 调整 Pod 的个数才有意义。在此基础上，Deployment 同样通过控制器模式来操作 ReplicaSet 的个数和属性，进而实现水平扩展/收缩和滚动更新。

水平扩展/收缩非常容易实现，Deployment Controller 只需要修改它所控制的 ReplicaSet 的 Pod 的副本数就可以了，这个指令是 kubectl scale：

kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=4

滚动更新的过程如下：

首先创建 Deployment:

$ kubectl create -f nginx-deployment.yaml --record

检查这个 Deployment 状态信息：

$ kubectl get deployments
NAME                DESIRED    CURRENT    UP-TO-DATE    AVAILABLE    AGE
nginx-deployment    3          0          0             0            1s

这几个字段的含义如下所示：

（1）DESIRED：用户期望的 Pod 副本个数（spec.replicas 的值）。

（2）CURRENT：当前处于 Running 状态的 Pod 的个数。

（3）UP-TO-DATE：当前处于最新版本的 Pod 的个数。所谓最新版本，指的是 Pod 的 Spec 部分与 Deployment 里 Pod 模板里定义的完全一致。

（4）AVAILABLE：当前已经可用的 Pod 的个数，即既是 Running 状态，又是最新版本，并且已处于 Ready（健康检查显示正常）状态的 Pod 的个数。

这个 AVAILABLE 字段描述的才是用户所期望的最终状态。

可以使用以下指令，实时查看 Deployment 对象的状态变化：

kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

一段时间后，可以看到 Deployment 的 3 个 Pod 进入了 AVAILABLE 状态：

$ kubectl get deployments
NAME                DESIRED    CURRENT    UP-TO-DATE    AVAILABLE    AGE
ngi

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kubernetes（k8s） 知识总结（第2期）

1. “控制器”思想

2. Deployment & ReplicaSet

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